DOI QR코드

DOI QR Code

Development and Validations of Air Data System using MEMS Sensor for High-Performance UAV

MEMS 압력센서를 이용한 고성능 무인항공기용 공력자료시스템의 개발과 검증

  • 백운율 (인하대학교 항공공학과 대학원) ;
  • 김성수 (인하대학교 항공공학과 대학원) ;
  • 김성환 (인하대학교 항공공학과 대학원) ;
  • 박춘배 (인하대학교 항공공학과) ;
  • 최기영 (인하대학교 항공공학과)
  • Published : 2008.10.04

Abstract

The air data system(ADS) was developed for unmanned aerial vehicle(UAV) in this paper. Generally, the ADS helps flight control computer(FCC) to control the UAV above the stall speed and to hold the given altitude. The accurate measurement of airspeed and altitude of UAV is important because it indicates a flight performance and assures a safe flight. The ADS consists of MEMS pressure sensors, a lowpass filter, a micro controller unit and a pitot-tube. The ADS errors were reduced by pressure and temperature compensation of MEMS sensors. Finally, the altitude and airspeed data of the ADS was compared with GPS data in the flight test.

본 연구에서는 무인항공기의 대기속도 및 압력고도를 측정하는 공력자료시스템(ADS)을 개발하였다. ADS는 비행제어시스템에 항공기 속도와 고도를 제공함으로써 실속속도 이하에서의 비행을 막고 고도유지 비행을 가능하게 하는 시스템이다. 무인항공기의 속도와 고도를 정확하게 측정하는 것은 비행성능을 확인하고 항공기의 안전성을 보장하기 위한 중요한 부분이다. 본 논문에서 개발된 ADS는 MEMS 압력센서, 저역통과필터, 마이크로 컨트롤러 그리고 피토튜브로 구성되어 있다. 온도보정과 압력보정을 통해 ADS 데이터의 오차를 줄였으며 비행시험에서 GPS 데이터와 ADS 데이터를 비교하였다.

Keywords

References

  1. 박상웅, 김우성, 박춘배, 'MEMS 압력계를 이용한 공력자료 시스템 개발', 한국항공우주학회 추계학술발표회 논문집, 2003, pp. 392-395
  2. 변태완, 김성환, 박춘배, 'MEMS 센서를 이용한 공력 데이터 시스템 개발', 한국항공우주학회 추계학술발표회 논문집, 2004, pp. 857-860
  3. Stephen A. Cambone, Peter Pace, and Linton Wells II, 'Unmanned Aircraft Systems Roadmap 2005-2030', Office of the Secretary of Defense Roadmap, Aug 2005.
  4. Technical Data, 'Sensor Device Data', Freescale Semiconductor, DL200 Rev.6.1, 07/2005
  5. Robert F. Coughlin, Frederick F. Driscoll, 'Operational Amplifiers & Linear Integrated Circuits', Fifth edition, Prentice-Hall Inc., 1998, pp. 289-307
  6. G. Youngson, K. Baker, D. Kelleher, S. Williams, 'Project Support Services for the Operational Mission and Scenario Analysis for Multiple UAVs/UCAVs Control from Airborne Platform, Phase II, Summary Report', GREENLEY & ASSOCIATES, 2004. 03
  7. User Manual, 'CYGNAL C8051 12bit ADC, 32KB FLASH', CYGNAL Integrated Products, Inc., 2002
  8. Technical Document, 'A Quick Derivation relating altitude to air pressure', Portland State Aerospace Society Redistribution, Version 1.03, 12/22/2004
  9. William Gracey, 'Measurement of Aircraft Speed and Altitude', John Wiley & Sons, Inc., 1981
  10. William Gracey, William Letko, and Walter R. Russell, 'Wind-Tunnel Investigation of a Number of Total-Pressure Tubes at High Angle of Attack', NACA-TN-2331, April. 1951